PENGENALAN UCAPAN DENGAN METODE FFT PADA MIKROKONTROLER ATMEGA32. Disusun Oleh : Nama : Rizki Septamara Nrp :

Transkripsi

1 PENGENALAN UCAPAN DENGAN METODE FFT PADA MIKROKONTROLER ATMEGA32 Disusun Oleh : Nama : Rizki Septamara Nrp : Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia. ans87_ @yahoo.com ABSTRAK Teknologi suara adalah salah satu aplikasi teknologi yang sangat berguna dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya, dalam menyalakan sebuah lampu orang hanya menepuk tangannya, dan lampu pun akan menyala, dan masih banyak lagi dari teknologi suara yang dapat digunakan untuk mengontrol sesuatu. Pada Tugas Akhir ini, dirancang sebuah alat yang dapat mengenali ucapan dengan menggunakan metode FFT (Fast Fourier Transform). Dengan metode ini akan didapatkan sinyal dalam domain frekuensi, hal ini bertujuan agar pola karakteristik ucapan kata yang satu dengan yang lainnya dapat dibedakan. Sinyal suara masuk yang merupakan sinyal analog dikonversikan menjadi sinyal digital dengan ADC pada mikrokontroler ATMega32, selanjutnya akan ditransformasikan menggunakan transformasi fourier diskrit (FFT). Langkah berikutnya, informasi yang didapat dibandingkan dengan database nilai FFT beberapa ucapan yang telah disimpan sebelumnya dalam memori EEPROM mikrokontroler, dan dicari error terkecil dengan metode RMSE (Root Mean Squared Error). Kata-kata yang dikenali adalah kanan, kiri, maju, mundur, dan stop. Berdasarkan percobaan yang dilakukan dalam Tugas Akhir ini, sistem pengenalan ucapan yang dibuat berhasil direalisasikan dengan persentase keberhasilan yang paling tinggi adalah kata maju (91.33%) dan persentase keberhasilan yang paling kecil adalah kata mundur (66.67%). Kata Kunci : Sistem Pengenalan Ucapan, FFT, Pengontrol Mikro ATMega32 i

2 SPEECH RECOGNITION WITH FFT METHOD IN ATMEGA32 MICROCONTROLLER Composed by : Name : Rizki Septamara Nrp : Electrical Engineering, Maranatha Cristian University, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia. ans87_ @yahoo.com ABSTRACT Voice technology is one of technology application that very useful in routine life. For example, to turn on the lamp, people just clap his hand and the lamp will be aglow, and still many more from voice technology that applicable to control something. In this Final Project, an instrument will be designed that can recognize a speech used FFT (Fast Fourier Transform) method. This method will get a signal in frequency domain, that purpose a signal characteristic pattern from one with other can distinguishable. A voice signal that is an analog signal will be conversioned to be a digital signal with ADC in ATMega32 microcontroller and will transformed with discrete fourier transform. Next, an information that geted will be compared with database that saved in microcontroller EEPROM, and search the samallest error with RMSE (Root Mean Squared Error) method. A words that recognized are right, left, forward, back, and stop. According to the experiments in this Final Project, a speech recognition system fare well made with highest success persentage is forward word (91.33%) and lowest success persentage is back word (66.67%). Key word : Speech Recognize System, FFT, ATMega32 Microcontroller ii

3 DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR RUMUS... xi BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Identifikasi Masalah... 2 I.3 Perumusan Masalah... 2 I.4 Tujuan... 2 I.5 Pembatasan Masalah... 2 I.6 Spesifikasi Alat yang Digunakan... 3 I.7 Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI II.1 Transformasi Fourier... 5 II.1.1 Transformasi Fourier Diskrit... 5 II.2 RMSE (Root Mean Squared Error)... 7 II.3 Pengertian Suara... 7 II.3.1 Frekuensi... 8 II.3.2 Periode... 9 II.3.3 Amplituda... 9 II.3.4 Proses ADC (Analog to Digital Converter)... 9 II.4 Pengertian Microphone II.4.1 Microphone Arang v

4 II.4.2 Microphone Dynamic II.4.3 Microphone Condensor II.5 Pengontrol Mikro ATmega II.5.1 Pengenalan ATMEL AVR RISC II.5.2 Pengontrol Mikro ATMega II Fitur ATMega II Konfigurasi Pin ATMega II Blok Diagram ATMega II Peta Memori ATMega II.6 Op-Amp (Operational Amplifier) II.6.1 Penguat Inverting II.6.2 Penguat Non-Inverting BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI III.1 Desain Sistem III.2 Desain Hardware III.2.1 Desain Penguat Microphone III.2.2 Desain Mikrokontroler III ADC ATMega III Port C ATMega III.3 Algoritma Pemrograman Sistem Pengenalan Ucapan III.3.1 Diagram Alir Pembuatan Database III.3.2 Diagram Alir Proses Pengenalan Ucapan BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISI DATA IV.1 Gambar Sinyal Suara untuk Tiap Kata IV.2 Gambar Sinyal Input dan Output Menggunakan Penguat Microphone IV.3 Pengujian Hasil Pengucapan untuk Tiap Kata BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan vi

5 V.2 Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A FOTO ALAT PENGENALAN UCAPAN LAMPIRAN B SKEMATIK ALAT PENGENALAN UCAPAN LAMPIRAN C PROGRAM PADA PENGONTROL MIKRO ATMEGA32 LAMPIRAN D DATASHEET vii

6 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port A Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port B Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port C Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port D Tabel 3.1 Hasil FFT untuk Kata Kanan Tabel 3.2 Hasil FFT untuk Kata Kiri Tabel 3.3 Hasil FFT untuk Kata Maju Tabel 3.4 Hasil FFT untuk Kata Mundur Tabel 3.5 Hasil FFT untuk Kata Stop Tabel 4.1 Hasil Pengujian untuk Tiap Kata viii

7 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Transformasi Fourier... 5 Gambar 2.2 Gelombang Suara Halo... 8 Gambar 2.3 Gelombang Sinusoidal... 9 Gambar 2.4 Proses Sampling Gambar 2.5 Proses Kuantisasi Gambar 2.6 Proses Pengkodean Gambar 2.7 Respon Frekuensi Microphone Arang Gambar 2.8 Penampang Microphone Arang Gambar 2.9 Respon Frekuensi Microphone Dynamic Gambar 2.10 Elemen Penyusun Microphone Dynamic Gambar 2.11 Frekuensi Respon Microphone Condensor Gambar 2.12 Elemen PenyusunMicrophone Condensor Gambar 2.13 Konfigurasi PIN ATMega Gambar 2.14 ADC Control and Status Register A - ADCSRA Gambar 2.15 Register Port A Gambar 2.16 Blok Diagram ATMega Gambar 2.17 Peta Memori Program ATMega Gambar 2.18 Peta Memori Data ATMega Gambar 2.19 Penguat Diferensial Gambar 2.20 Simbol Op-Amp Gambar 2.21 Rangkaian Dasar Penguat Inverting Gambar 2.22 Rangkaian Dasar Penguat Non-Inverting Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Implementasi Pengenalan Ucapan Gambar 3.2 Penguat Microphone Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroler Gambar 3.4 Diagram Alir Pembuatan Database Gambar 3.5 Spektrum Frekuensi Kata Kanan ix

8 Gambar 3.6 Spektrum Frekuensi Kata Kiri Gambar 3.7 Spektrum Frekuensi Kata Maju Gambar 3.8 Spektrum Frekuensi Kata Mundur Gambar 3.9 Spektrum Frekuensi Kata Stop Gambar 3.10 Diagram Alir Proses Pengenalan Ucapan Gambar 4.1 Sinyal Suara untuk Kata Kanan Gambar 4.2 Sinyal Suara untuk Kata Kiri Gambar 4.3 Sinyal Suara untuk Kata Maju Gambar 4.4 Sinyal Suara untuk Kata Mundur Gambar 4.5 Sinyal Suara untuk Kata Stop Gambar 4.6 Sinyal Input dan Output x

9 DAFTAR RUMUS Halaman Rumus Rumus Rumus Rumus Rumus Rumus Rumus Rumus xi